深入淺析Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中處理高并發(fā)的原理

今天就跟大家聊聊有關(guān)深入淺析Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中處理高并發(fā)的原理，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

1.Redis是基于內(nèi)存的，內(nèi)存的讀寫速度非常快；

2.Redis是單線程的，省去了很多上下文切換線程的時(shí)間；

3.Redis使用多路復(fù)用技術(shù)，可以處理并發(fā)的連接。非阻塞IO 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)采用epoll，采用了epoll+自己實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單的事件框架。epoll中的讀、寫、關(guān)閉、連接都轉(zhuǎn)化成了事件，然后利用epoll的多路復(fù)用特性，絕不在io上浪費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間。

下面重點(diǎn)介紹單線程設(shè)計(jì)和IO多路復(fù)用核心設(shè)計(jì)快的原因

為什么Redis是單線程的

1.官方答案

因?yàn)镽edis是基于內(nèi)存的操作，CPU不是Redis的瓶頸，Redis的瓶頸最有可能是機(jī)器內(nèi)存的大小或者網(wǎng)絡(luò)帶寬。既然單線程容易實(shí)現(xiàn)，而且CPU不會(huì)成為瓶頸，那就順理成章地采用單線程的方案了。

2.性能指標(biāo)

關(guān)于Redis的性能，官方網(wǎng)站也有，普通筆記本輕松處理每秒幾十萬(wàn)的請(qǐng)求。

3.詳細(xì)原因

1）不需要各種鎖的性能消耗

Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不全是簡(jiǎn)單的Key-Value，還有l(wèi)ist，hash等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)有可能會(huì)進(jìn)行很細(xì)粒度的操作，比如在很長(zhǎng)的列表后面添加一個(gè)元素，在hash當(dāng)中添加或者刪除

一個(gè)對(duì)象。這些操作可能就需要加非常多的鎖，導(dǎo)致的結(jié)果是同步開(kāi)銷大大增加。

總之，在單線程的情況下，就不用去考慮各種鎖的問(wèn)題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒(méi)有因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)死鎖而導(dǎo)致的性能消耗。

2）單線程多進(jìn)程集群方案

單線程的威力實(shí)際上非常強(qiáng)大，每核心效率也非常高，多線程自然是可以比單線程有更高的性能上限，但是在今天的計(jì)算環(huán)境中，即使是單機(jī)多線程的上限也往往不能滿足需要了，需要進(jìn)一步摸索的是多服務(wù)器集群化的方案，這些方案中多線程的技術(shù)照樣是用不上的。

所以單線程、多進(jìn)程的集群不失為一個(gè)時(shí)髦的解決方案。

3）CPU消耗

采用單線程，避免了不必要的上下文切換和競(jìng)爭(zhēng)條件，也不存在多進(jìn)程或者多線程導(dǎo)致的切換而消耗 CPU。

但是如果CPU成為Redis瓶頸，或者不想讓服務(wù)器其他CUP核閑置，那怎么辦？

可以考慮多起幾個(gè)Redis進(jìn)程，Redis是key-value數(shù)據(jù)庫(kù)，不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)之間沒(méi)有約束。只要客戶端分清哪些key放在哪個(gè)Redis進(jìn)程上就可以了。

IO多路復(fù)用技術(shù)

Redis 采用網(wǎng)絡(luò)IO多路復(fù)用技術(shù)來(lái)保證在多連接的時(shí)候， 系統(tǒng)的高吞吐量。

多路-指的是多個(gè)socket連接，復(fù)用-指的是復(fù)用一個(gè)線程。多路復(fù)用主要有三種技術(shù)：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路復(fù)用技術(shù)。

這里“多路”指的是多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接，“復(fù)用”指的是復(fù)用同一個(gè)線程。采用多路 I/O 復(fù)用技術(shù)可以讓單個(gè)線程高效的處理多個(gè)連接請(qǐng)求（盡量減少網(wǎng)絡(luò)IO的時(shí)間消耗），且Redis在內(nèi)存中操作數(shù)據(jù)的速度非?？欤▋?nèi)存內(nèi)的操作不會(huì)成為這里的性能瓶頸），主要以上兩點(diǎn)造就了Redis具有很高的吞吐量。

Redis高并發(fā)快總結(jié)

1. Redis是純內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，一般都是簡(jiǎn)單的存取操作，線程占用的時(shí)間很多，時(shí)間的花費(fèi)主要集中在IO上，所以讀取速度快。

2. 再說(shuō)一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路復(fù)用，使用了單線程來(lái)輪詢描述符，將數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)、關(guān)、讀、寫都轉(zhuǎn)換成了事件，減少了線程切換時(shí)上下文的切換和競(jìng)爭(zhēng)。

3. Redis采用了單線程的模型，保證了每個(gè)操作的原子性，也減少了線程的上下文切換和競(jìng)爭(zhēng)。

4. 另外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也幫了不少忙，Redis全程使用hash結(jié)構(gòu)，讀取速度快，還有一些特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行了優(yōu)化，如壓縮表，對(duì)短數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)，再如，跳表，使用有序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加快讀取的速度。

5. 還有一點(diǎn)，Redis采用自己實(shí)現(xiàn)的事件分離器，效率比較高，內(nèi)部采用非阻塞的執(zhí)行方式，吞吐能力比較大。

看完上述內(nèi)容，你們對(duì)深入淺析Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中處理高并發(fā)的原理有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識(shí)或者相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。